Mukadimah

Prestasi sebuahKenderaan Berpandu Automatik (AGV)atau anRobot Mudah Alih Autonomi (AMR)sebahagian besarnya ditentukan oleh reka bentuk sistem pemacunya. Sistem pemacu bersepadu terdiri daripada empat komponen utama:roda pemacu AGV, motor servo voltan rendah, pengurang gear, danpemacu servo. Bersama-sama, mereka menentukan daya tarikan kenderaan, pecutan, keupayaan mendaki, ketepatan kedudukan, kestabilan gerakan dan kebolehpercayaan-pengoperasian jangka panjang.

Dalam kejuruteraan praktikal, banyak isu sistem pemanduan bukan disebabkan oleh kuasa motor yang tidak mencukupi, tetapi oleh pengiraan dinamik kenderaan yang tidak lengkap. Memilih motor semata-mata berdasarkan muatan sambil melihat rintangan bergolek, rintangan cerun, inersia pecutan dan{1}}lekatan tanah roda selalunya membawa kepada prestasi permulaan yang lemah, beban motor berlebihan, gelinciran roda dan kecekapan pengendalian yang berkurangan.

Plutools ialah salah satu pengeluar utama sistem pemacu robot mudah alih China, pakar dalam pembangunan dan pengeluaranroda pemacu AGV, roda pemacu stereng, roda pemacu pembezaan, motor servo voltan rendah, pemacu servo dan penyelesaian pemacu bersepadu untuk AGV dan AMR. Memanfaatkan pengalaman kejuruteraan yang luas dan prinsip yang dibentangkan dalamManual Reka Bentuk Mekanikal, panduan ini menerangkan proses pengiraan dinamik lengkap untuk pemilihan sistem pemacu AGV, menyediakan rujukan praktikal untuk jurutera mereka bentuk-sistem pemacu robot mudah alih berprestasi tinggi.

1. Analisis Rintangan Pemanduan Kenderaan AGV

Untuk AGV industri yang beroperasi pada kelajuan di bawah1 m/s, seretan aerodinamik secara amnya boleh diabaikan. Sistem pemacu terutamanya perlu mengatasi tiga jenis rintangan:

Rintangan berguling

Rintangan cerun

Rintangan pecutan

Daya penggerak mesti memenuhi:

Fdrive Lebih besar daripada atau sama dengan Ff + Fθ + Fa

di mana:

Hanya apabila daya cengkaman yang ada melebihi jumlah rintangan pemanduan boleh AGV bermula dengan lancar, mengekalkan operasi yang stabil dan mendaki cerun dengan selamat.

2. Pengiraan Rintangan Berguling

Rintangan bergolek dijana oleh ubah bentuk elastik antara roda dan permukaan lantai, menjadikannya rintangan paling asas yang dihadapi semasa operasi AGV.

Formula

Ff=(f × G) / r

di mana:

Nilai Kejuruteraan Biasa

Petua Kejuruteraan

Sesetengah rujukan kejuruteraan menyatakan pekali rintangan bergolek dalamsentimeter (cm)bukannyameter (m). Sentiasa tukar unit sebelum pengiraan untuk mengelakkan ralat yang mungkin melebihi 100 kali ganda.

3. Pengiraan Rintangan Cerun

AGV perindustrian biasanya direka dengan keupayaan mendaki lebih kurang2%.

Untuk cerun kecil:

sinθ ≈ tanθ ≈ nisbah kecerunan

Oleh itu:

Fθ = 0.02 × G

Contoh

Untuk AGV 500 kg:

Berat kenderaan:

G = 500 × 9.81 = 4905 N

Rintangan cerun:

Fθ = 98.1 N

Untuk cerun yang lebih curam, fungsi trigonometri sebenar harus digunakan untuk pengiraan yang lebih tepat.

4. Pengiraan Rintangan Pecutan

Pecutan dan nyahpecutan yang kerap menjana beban inersia yang mesti dipertimbangkan semasa reka bentuk sistem pemacu.

Menurut Hukum Kedua Newton:

Fa=M × a

di mana:

Nilai yang Disyorkan

Pecutan yang lebih rendah mengurangkan beban puncak dan meningkatkan-kebolehpercayaan jangka panjang sistem pemacu.

5. Contoh Pengiraan Rintangan Kenderaan

Parameter Reka Bentuk

Keputusan Pengiraan

Cadangan Reka Bentuk

Sistem pemacu harus memberikan daya tarikan minimum lebih kurang499 N. Dalam amalan kejuruteraan, aMargin keselamatan 20–50%.disyorkan untuk mengimbangi kesan permulaan, keadaan lantai yang tidak rata dan-kehausan mekanikal jangka panjang.

6. Pengiraan Tork Output Roda Pemacu

Tork keluaran roda pemacu AGV diperoleh selepas tork motor yang diberi nilai dikuatkan oleh kotak gear.

Formula

Twheel=Tmotor × i × η

di mana:

Kecekapan Kotak Gear Biasa

Jenis kotak gear yang berbeza mempunyai kecekapan penghantaran yang berbeza dengan ketara. Menggunakan nilai kecekapan yang salah boleh mengakibatkan pengiraan tork yang tidak tepat dan pemilihan motor yang tidak betul.

7. Pengiraan Daya Daya tarikan Roda Pemacu

Output tork dari roda pemacu boleh ditukar kepada daya tarikan menggunakan hubungan berikut:

F = T / r

di mana:

F=daya tarikan (N)

T=tork keluaran roda pemacu (Nm)

r=jejari roda (m)

Untuk sistem AGV-dwi pemacu:

Jumlah=2 × F

Untuk konfigurasi berbilang-pacuan, jumlah daya tarikan ialah jumlah semua roda pemanduan.

Contoh

Diberi:

Tork berkadar motor: 0.4 Nm

Nisbah gear: 30

Kecekapan kotak gear: 0.85

Jejari roda: 65 mm (0.065 m)

Kemudian:

Tork keluaran:

Twheel=0.4 × 30 × 0.85=10.2 Nm

Daya tarikan roda tunggal:

F = 10.2 / 0.065 ≈ 157 N

Parameter ini secara langsung menentukan sama ada AGV boleh mengatasi jumlah rintangan sistem.

8. Pengiraan Kelajuan Operasi Maksimum

Kelajuan maksimum teori AGV ditentukan oleh kelajuan motor dan nisbah gear:

V = (2 × π × r × n) / i

di mana:

V=kelajuan linear (m/min)

r=jejari roda (m)

n=kelajuan motor (rpm)

i=nisbah gear

Contoh

Kelajuan motor: 2500 rpm

Nisbah gear: 30

Jejari roda: 65 mm

V ≈ 34 m/min (≈ 0.57 m/s)

Jika kelajuan yang diperlukan tidak tercapai, kelajuan motor boleh ditingkatkan atau nisbah gear dikurangkan. Walau bagaimanapun, daya kilas dan daya tarikan mesti-disahkan semula dengan sewajarnya.

9. Pengesahan Kuasa Motor

Selepas pengiraan tork, kuasa motor juga mesti disahkan.

Formula

P = (T × n) / 9550

di mana:

P=kuasa (kW)

T=tork (Nm)

n=kelajuan (rpm)

Contoh

Tork: 0.4 Nm

Kelajuan: 2500 rpm

P ≈ 0.105 kW

Syor Kejuruteraan

Faktor keselamatan tork:1.2–1.5×

Margin keselamatan kuasa:20–50%

Ini memastikan operasi yang boleh dipercayai dalam keadaan beban-berterusan dan puncak.

10. Lekatan Roda dan Pengiraan Daya Pramuat

Untuk mengelakkan gelinciran roda, syarat berikut mesti dipenuhi:

μ × FN Lebih besar daripada atau sama dengan F

Oleh itu:

FN Lebih besar daripada atau sama dengan F / μ

di mana:

μ=pekali geseran antara roda dan lantai

FN=daya pramuat biasa

Contoh

Daya tarikan roda tunggal: 157 N

Pekali geseran: 0.54

Kemudian:

FN ≈ 291 N

Dalam reka bentuk praktikal, aMargin keselamatan 10%.adalah disyorkan, jadi pramuat spring kira-kira320 Ndipilih untuk mengimbangi keletihan dari semasa ke semasa.

Pekali Geseran Biasa

11. Prosedur Pemilihan Sistem Pemacu AGV

Reka bentuk sistem pemacu AGV yang lengkap biasanya mengikut langkah berikut:

Tentukan parameter kenderaan: berat, kelajuan, pecutan, cerun, diameter roda

Kira rintangan guling, cerun dan pecutan

Dapatkan rintangan pemanduan total

Tentukan daya tarikan roda tunggal

Kira tork keluaran yang diperlukan

Pilih nisbah kotak gear

Padankan motor servo voltan rendah

Sahkan kapasiti pemacu servo

Semak prestasi kelajuan

Sahkan lekatan roda dan daya pramuat

12. Pertimbangan Reka Bentuk Kejuruteraan

Dalam pembangunan sistem AGV, prestasi pemacu dipengaruhi oleh pelbagai faktor dan bukannya kuasa motor sahaja.

Pertimbangan utama termasuk:

Pekali rintangan gelek dan pekali geseran tidak boleh dikelirukan, kerana ia mewakili makna fizikal yang berbeza.

Kecekapan kotak gear berbeza dengan ketara antara sistem gear planet dan cacing dan tidak boleh dianggap sebagai nilai tetap.

Pemilihan pemacu motor dan servo mesti mempertimbangkan kitaran tugas berterusan, keadaan permulaan-yang kerap dan impak beban puncak.

Sistem berbilang-roda mesti memastikan daya sentuhan tanah mencukupi untuk mengelakkan gelinciran roda dan sisihan kedudukan.

Kesimpulan

Reka bentuk sistem pemacu AGV bukan sekadar pemilihan motor, tetapi proses kejuruteraan komprehensif yang melibatkan dinamik kenderaan, transmisi mekanikal, kawalan elektrik dan penyepaduan sistem.

Daripada pemodelan rintangan dan pengiraan daya cengkaman kepada pemilihan motor servo, konfigurasi kotak gear, padanan pemacu servo dan reka bentuk roda pemacu, setiap parameter secara langsung memberi kesan kepada prestasi sistem dan kebolehpercayaan operasi.